Алюминий сравнительно молодой металл. Название его происходит от латинского слова - так 500 лет до н.э. называли алюминиевые квасцы, которые использовались для протравливания при крашении тканей и дубления кож.
Алюминий как элемент был открыт в 1825 г., когда были получены первые небольшие комочки этого металла. Начало его промыш-ленного освоения относится к концу XIX столетия - после открытия технологии его получения путем электролиза глинозема, рас-творенного в расплавленном криолите. Этот принцип лежит и в основе современного промышленного извлечения алюминия из глинозема во всех странах мира.
Развитие электроэнергетического комплекса в 60-70 гг. позволило построить большое количество мощных алюминиевых заводов и занять ведущее место на мировом рыке алюминия.
Алюминий представляет собой серебристо-белый пла-стичный металл. В воздушной среде он быстро покрывается окисной пленкой, которая защищает его от коррозии. Алюминий химически стоек против азотной и органических кислот, но разрушается щелочами, а также соляной и серной кислотами. Важнейшее свойство алюминия - небольшая плотность, он в три раза легче железа. Механические свойства алюминия невысоки: сопротивление на разрыв - 5-9 кгс/мм2, относительное удлинение - 25-45%. Высокая пластичность (достигается отжигом при температурах 350-410°С) этого металла позволяет прокатывать его в очень тонкие листы, например, фольга может иметь толщину до 0,005 мм. Алюминий хорошо сваривается, однако трудно обрабатывается резанием. Для повышения прочности в алюминий вводят кремний, марганец, медь и другие компоненты. Значительные природные запасы алюминия, его небольшая плотность, высокие антикоррозионные свойства и хорошая электропроводность способствовали широкому распространению этого металла в различных отраслях техники. Алюминий и его сплавы применяются в самолетои машиностроении, при строительстве зданий и линий электропередач, во многих отраслях промышленности. Из него изготовляют различные емкости и арматуру для химической промышленности, в пищевой промышленности применяется упаковочная фольга из алюминия и его сплавов (для обертки кондитерских и молочных изделий). Широкое признание получила алюминиевая посуда. Алю-миний хорошо подвергается различным тонким покрытиям и окраске, поэтому его используют и как декоративный материал.
Алюминий всех марок содержит более 99% чистого алюминия. В зависимости от химического состава он подраз-деляется на алюминий особой, высокой и технической чистоты, обозначается буквой А и цифрой, показывающей десятые и сотые доли процента после 99%, например, А85 - содержит 99,85% алюминия.
Алюминиевые сплавы. Так как прочность алюминия очень незначительна, то в качестве конструкционных материалов применяют его сплавы. Сплавы подразделяются на деформируемые - в основном, дюралюминий и литейные - главным образом силумин.
Дюралюминий, дюраль (от нем. Duren - город, где впервые было начато промышленное производство сплава,) - сплав алюминия с медью (2,2-5,2%), магнием (2-2,7%) и марганцем (0,2-1,0%). Его подвергают закалке в воде после нагрева до температуры около 500 °С и упрочняющему старению. По своим механическим свойствам он приближается к среднеуглеродистым сталям. Применяется, главным образом, в виде различного проката - листы, уголок, трубы и т.д. Как конструкционный материал он используется для транспортного и авиационного машиностроения.
Силумин - сплав алюминия и кремния, обладает хорошими литейными свойствами, мягкий, применяется для изготовления неответственных деталей методом литья и давления. Кроме алюминия (основа) и кремния (10-13%) в этот сплав входят: железо - 0,2-0,7%, марганец - 0,05-0,5%, кальций - 0,07
0, 2%, титан - 0,05-0,2%, медь - 0,03% и цинк - 0,08%. Могут использоваться также сплавы алюминия с цинком, магнием и т.д.
Производство алюминия. Производство алюминия - сложный технологический процесс. В свободном виде алюминий, вследствие своей активности, не встречается. Его получают из минералов - бокситов, нефелинов и алунитов, при этом сначала производят глинозем, а затем из глинозема путем электролиза получают алюминий. Технологическая схема производства алюминия состоит из процессов:
1. Получение глинозема А!203 путем выщелачивания концентрированным раствором щелочи измельченного боксита и его последующего прокаливания.
2. Растворение глинозема в расплаве криолита (Na3AlF6) и его электролиз в ванне с угольным анодом и покрытым угольными блоками катодом. Катионы алюминия нейтрализуются на катоде и выпадают в расплав. На производство 1 т алюминия уходит 17-18 тыс. кВт электроэнергии.
3. Электролитическое рафинирование, аналогичное ра-финированию меди, где анодом являются алюминиевые блоки. Алюминий всех марок содержит более 99% алюминия.
Состояние отрасли. Алюминиевая промышленность является одной из немногих отраслей, которые восстановили и перешагнули уровень дореформенного выпуска продукции (рис. 3.12) - в 2007 г. выпуск алюминия превысил дореформенный уровень более чем на 30%. Сдерживающим фактором увеличения выпуска алюминия можно считать недостаток освоенных месторождений алюминиевых руд и получения высококачественных концентратов. Успешное развитие отрасли можно объяснить двумя факторами - своевременной переориентацией отрасли на внешний рынок и сложившимся дешевым относительно мировых цен уровнем стоимости электроэнергии. На экспорт поступает, в основном, первичный, не прошедший обработку алюминий - в 2007 г. экспорт необработанного алюминия составил 3352 тыс. т (более 90% выпуска).
Кроме того, большая привлекательность заключается в том, что он представляет собой 100% перерабатываемый металл, то есть его можно перерабатывать на неопределенный срок, не теряя при этом своих качеств. В Европе алюминий достигает очень высоких показателей рециркуляции от 50% в упаковке, 85% в строительстве и 95% в транспорте. Все это означает ежегодное производство около 4 миллионов тонн переработанного алюминия в Европе. Алюминий постепенно заменяет медь с 1950-х годов в высоковольтных линиях электропередач и в настоящее время является одним из наиболее экономичных способов транспортировки электроэнергии, а также более эффективным, чем медь.
В настоящее время алюминий и его сплавы применяют во многих областях промышленности и техники. Прежде всего алюминий и его сплавы используют авиационная и автомобильная отрасли промышленности. Широко применяется алюминий и в других отраслях промышленности: в машиностроении, электротехнической промышленности и приборостроении, промышленном и гражданском строительстве, химической промышленности, производстве предметов народного потребления.
В течение последнего десятилетия использование алюминия в автомобильной промышленности неуклонно возрастало, и алюминиевая промышленность выделяет значительные ресурсы для увеличения своего участия в этом секторе. Этот интерес отвечает экологическим критериям, а также экономическим. В настоящее время литые детали, радиаторы, конструкции и кузова изготавливаются из алюминия. Уже есть некоторые автомобили не только спортивные, но и элитные салоны и коммунальные услуги, сделанные полностью из алюминия.
Использование этого материала при изготовлении транспортных средств влечет за собой большие экологические преимущества: легкость материала предполагает уменьшение веса транспортного средства до 30%, что означает экономию топлива, поскольку транспортное средство требует меньшей прочности и способность двигаться, и, следовательно, создает более низкий процент загрязнения. Что касается рециркулируемости, то в Северной Америке и Европе более 98% алюминия, содержащегося в автомобилях, восстанавливается и перерабатывается.
Области применения алюминия
Авиация
На современном этапе развития дозвуковой и сверхзвуковой авиации алюминиевые сплавы являются основными конструкционными материалами в самолетостроении.
В авиации США широко применяются сплавы серии 2ххх, Зххх, 5ххх, 6ххх и 7ххх. Серия 2ххх рекомендована для работы при высоких рабочих температурах и с повышенными значениями коэффициента вязкости разрушения. Сплавы серии 7ххх - для работы при более низких температурах значительно нагруженных деталей и для деталей с высокой сопротивляемостью к коррозии под напряжением. Для малонагруженных узлов применяются сплавы серии Зххх, 5ххх и 6xxx. Они же используются в гидро-, масло-и топливных системах.
Аналогичным образом, железнодорожный сектор также использует алюминий в своих локомотивах. В качестве примера: алюминиевый поезд обеспечивает экономию энергии на 87% за 40 лет среднего срока службы по сравнению с другими поездами, изготовленными из более тяжелых элементов.
В аэрокосмическом секторе это незаменимо из-за его легкости. Поскольку первый самолет был изготовлен, алюминий сыграл важную роль в его строительстве и заменил материалы, которые использовались в начале, такие как дерево и сталь. В Испании и других средиземноморских странах в строительном секторе использование алюминия является большинством по сравнению с другими металлами. За последние 50 лет спрос значительно возрос и в настоящее время используется в оконных и дверных конструкциях и других структурах, таких как крыши для больших поверхностей и стадионов, таких как Франция в Париже и новый Европейский парламент в Брюсселе.
В России при изготовлении авиационной техники успешно используются упрочняемые термической обработкой высокопрочные алюминиевые сплавы Al-Zn-Mg-Cu и сплавы средней и повышенной прочности Al-Mg-Cu. Они являются конструкционным материалом для обшивки и внутреннего сплавного набора элементов планера самолета (фюзеляж, крыло, киль и др.). Сплав 1420, принадлежащий системе Al-Zn-Mg, используют при конструировании сварного фюзеляжа пассажирского самолета. При изготовлении гидросамолетов предусмотрено применение свариваемых коррозионностойких магнолиевых сплавов (AМг5, АМг6) и сплавов Al-Zn-Mg (1915, В92, 1420).
В этом секторе приложения являются множественными и варьируются от производства банок, оберточной бумаги, промежуточного слоя картонной упаковки до листов для закрытия йогуртов, лекарств и т.д. Что касается использования алюминиевых банок, мы можем выделить некоторые из его преимуществ: они защищают содержимое в течение длительного времени перед входом кислорода и против света, они очень легкие, они позволяют быстро охлаждать напитки, их трудно сломать, они представляют отличный Удобство обработки и занимает очень мало места.
И самое главное: они на 100% подлежат вторичной переработке. В настоящее время в Испании потребляется около тысячи тонн, а в некоторых странах показатель рециркуляции превышает 70%. Швеция, 92% и Швейцария, 88% - в Европе. Алюминиевые банки нуждаются на 40% меньше металла, чем банки, которые были сделаны 25 лет назад, и меньше энергии и сырья. Различные системы управления отходами все чаще используются обществом, осознавая важность небольшого жеста, например, бросая банку в соответствующий контейнер, поскольку это выгодно для окружающей среды.
Рисунок 1 – Гражданский самолет
Бесспорное преимущество имеется у свариваемых алюминиевых сплавов при создании объектов космической техники. Высокие значения удельной прочности, удельной жесткости материала позволили обеспечить изготовление баков, межбаковых и носовых частей ракеты с высокой про-дольной устойчивостью. К достоинствам алюминиевых сплавов (2219 и др.) следует отнести их работоспособность при криогенных температурах в контакте с жидким кислородом, водородом и гелием. У этих сплавов происходит так называемое криогенное упрочнение, т.е. прочность и пластичность параллельно растут с понижением температуры.
В химической промышленности алюминий и его сплавы используются для изготовления труб, контейнеров и приборов. Из-за высокой теплопроводности алюминий используется в кухонной посуде. Алюминий также используется в ядерных реакторах при низкой температуре, поскольку он поглощает относительно мало нейтронов. Коррозионная стойкость к морской воде из алюминия также делает ее полезной для изготовления корпусов кораблей и других водных механизмов.
Сплавы, которые производятся из него, широко используются сегодня в разных областях. Морской район - это тот, который в настоящее время использует восточные сплавы для строительства лодок и других компонентов лодок или лодок. Следует отметить, что алюминий подвергается производственным процессам и применяется обработка, которая придает свойства его сплавам и обеспечивает наилучшую работу и их использование во всех их применениях. Эта работа была проведена для проведения исследования алюминия и его сплавов, а также для представления его основных характеристик и заявлений, представленных им и его сплавами.
Сплав 1460 принадлежит системе Al-Cu-Li и является более перспективным для проектирования и изготовления баковых конструкций применительно к криогенному типу топлива – сжатому кислороду, водороду или природному газу.
Судостроение
Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.
Он также объяснит методы, с помощью которых он будет получен, и процессы, которые представлены для получения его в своей наивысшей чистоте. Его атомное число равно 13, и оно находится в группе 13 периодической таблицы. Этот тип элементов имеет тенденцию быть мягким и имеет низкие температуры плавления, свойства, которые также могут быть отнесены к алюминию, поскольку он является частью этой группы элементов. Состояние алюминия в его естественной форме является твердым. Атомный номер алюминия. Даже в чистом алюминии примеси в значительной степени определяют их механические свойства.
Основное преимущество при внедрении алюминия и его сплавов по сравнению со сталью – снижение массы судов, которая может достигать 50 – 60 %. В результате представляется возможность повысить грузоподъемность судна или улучшить его тактико-технические характеристики (маневренность, скорость и т.д.).
Наиболее широкое применение среди алюминиевых сплавов для изготовления конструкций речного и морского флота находят магналиевые сплавы АМгЗ, АМг5, АМг61, а также сплавы АМц и Д16. Корпус судна повышенной грузоподъемности изготовляют из стали, тогда как надстройки и другое вспомогательное оборудование из алюминиевых сплавов. Имеет место изготовление рыболовецких баркасов из сплава АМг5 (обшивка).
Основными легирующими элементами алюминия являются: медь, кремний, магний, цинк и марганец. В процессе работы металл затвердевает. Процесс требует промежуточной и окончательной термообработки. Горячая, твердая или термообрабатываемая работа. Во время работы металл улучшает свои металлургические и механические характеристики. Процесс требует экструзионной обработки, а затем термической закалки. Холодные отработанные сплавы. Эти остатки постепенно осаждаются на дне бака и затем удаляются. Они широко известны как «красная грязь».
Первичная алюминиевая промышленность использует глинозем прежде всего в качестве основного сырья для производства алюминия. Кроме того, оксид алюминия используется дополнительным образом для: теплоизоляции верхней части электролитических емкостей. Покрытие защиты, чтобы избежать окисления углеродных анодов. Абсорбция выбросов из резервуаров. Производство глинозема Осветленный раствор алюмината натрия закачивается в огромный резервуар, называемый осадком. Добавляют мелкие частицы оксида алюминия, чтобы индуцировать осаждение частиц чистого оксида алюминия, как только жидкость охлаждается.
Широкое применение в судостроении США находят свариваемые сплавы серии 5ххх и 6ххх. Там, где необходима высокая прочность (500 МПа), используются полуфабрикаты из сплавов серии 2xxx и 7ххх.
Железнодорожный транспорт
Тяжелые условия эксплуатации подвижного состава железной дороги (длительный срок службы и способность выдерживать ударные нагрузки) выдвигают особые требования к конструкционным материалам.
В результате получается белый порошок, чистый оксид алюминия. Каустическая сода возвращается к началу процесса и снова используется. Он состоит из измельчения и измельчения боксита, а затем смешивания его с древесным углем. Из последнего процесса получают оксид алюминия, который извлекают из верхней части печи в виде «попкорна». Впоследствии полученный оксид алюминия обрабатывают горячей водой и серной кислотой, чтобы избавить ее от возможных оксидов титана, которые могут остаться. Этот метод был коммерчески полезен годами, но был заменен другими методами, такими как модифицированный процесс Байера.
Рисунок 2 – Товарный поезд
Основные характеристики алюминия и его сплавов, раскрывающие целесообразность применения их в железнодорожном транспорте, высокая удельная прочность, небольшая сила инерции, коррозионная стойкость. Внедрение алюминиевых сплавов при изготовлении сварных емкостей повышает их долговечность при перевозке ряда продуктов химической и нефтехимической промышленности.
Полученный этим методом оксид алюминия обладает лишь одной трети плотности, полученной в процессе Байера. Алюминий весит лишь треть от того, что медь весит и может нести вдвое больше электричества, чем унция меди. По этой причине алюминиевые электрические линии легче и не требуют больших структур для поддержания себя. Алюминий в спорте Здесь мы можем найти алюминий в велосипедах, в раме ракет для тенниса, сквоша или бадминтона, а также в лыжах. Кемперы могут найти его в структурах своих палаток или в рамах их рюкзаков.
Алюминий и транспорт Для транспортировки алюминий - идеальный элемент, потому что он легкий, прочный и легкий для плесени. Первоначальные затраты энергии полностью возмещаются, поскольку транспортное средство сэкономит много газа и потребует меньше силы или мощности для перемещения. Алюминий в воздухе Самолеты не могли существовать, если бы не легкость алюминия. Поскольку братья Райт изготовили первый самолет, алюминий был важной частью составных материалов, а затем стал заменять куски дерева, стали и других элементов.
Алюминий и его сплавы используются при изготовлении кузова и рамы вагона. Для вагона рекомендованы свариваемые сплавы средней прочности марок АМг3, AMr5, Амг6 и 1915. Перспективными сплавами для рефрижераторных вагонов являются алюминиевые сплавы. В зависимости от продуктов химической промышленности выбирается марка свариваемого материала для котлов цистерны.
Первый алюминиевый самолет был изготовлен в 20-х годах. Крейсеры также используют большие тонны алюминия в своем строительстве, чтобы избежать большего веса. Это же приложение предназначено для паромов. Пользователи сообщают, что за 30 лет использования артефакты из алюминия не проявляют усталости материала. Алюминий и упаковка Алюминий широко используется в защите, хранении и приготовлении продуктов питания и напитков. Проводя тепло очень эффективно, он очень полезен для приготовления как горячих, так и замороженных продуктов.
Алюминий используется в различных типах упаковки, чтобы служить важным барьером против микроорганизмов, воздуха и света, не позволяя им влиять на содержание. Алюминиевая фольга имеет выдающиеся характеристики, она легкая, прочная, гибкая и долговечная. Толщина всего одного микрона полностью водонепроницаема. При перекатывании пищи она защищает от ультрафиолетового света, бактерий и окружающей их среды. Пакеты из алюминия безопасны, гигиеничны, легко открываются и водонепроницаемы. Алюминиевые банки - отличные контейнеры, потому что они прочные, легкие, компактные, водонепроницаемые и пригодные для повторного использования.
В США из свариваемых сплавов серии 6ххх, серии 5ххх и сплава 7005 изготавливают подвижной состав с получением оптимальных прочностных характеристик и высокой коррозионной стойкости сварных элементов.
Автомобильный транспорт
Одним из основных требований к материалам, применяемым в автомобильном транспорте, является малая масса и достаточно высокие показатели прочности. Принимаются во внимание также коррозионная стойкость и хорошая декоративная поверхность материала.
Кроме того, он не влияет на естественный вкус содержимого и удерживает кислород, свет и влагу. Из-за их легкости, их легко транспортировать, забирать домой и собирать, чтобы их перерабатывали. Они легче хранятся на полках, в холодильнике и в грузовиках, чем в стекле и пластике, и нуждаются в меньшей защите. Благодаря этому алюминий широко известен как невинное соединение. Но все же, когда человек подвергается воздействию высоких концентраций, это может вызвать проблемы со здоровьем.
Водорастворимая форма алюминия вызывает вредные эффекты, эти частицы называются ионами. Они обычно встречаются в растворах алюминия в сочетании с другими ионами, например, хлоридом алюминия. Захват алюминия может проходить через пищу, дышать ею и контактировать с кожей. Принятие значительных концентраций алюминия может оказать серьезное влияние на здоровье, например: повреждение центральной нервной системы; слабоумие; потеря памяти; апатия; серьезные тремор. Алюминий представляет собой риск для определенных условий работы, таких как мины, где его можно найти в воде.
Рисунок 3 – Автомобиль
Высокая удельная прочность алюминиевых сплавов увеличивает грузоподъемность и уменьшает эксплуатационные расходы передвижного транспорта. Высокая коррозионная стойкость материала продляет сроки эксплуатации, расширяет ассортимент перевозимых товаров, включая жидкости и газы с высокой агрессивной концентрацией.
При изготовлении элементов каркаса, обшивки кузова полуприцепа автофургона, рефрижератора, скотовоза и т.п. перспективным материалом являются алюминиевые сплавы АД31, 1915 (прессованные профили) и сплавы АМг2, АМг5 (лист).
Находят применение алюминиевые сплавы АМц, АМгЗ и 1915 при изготовлении отдельных узлов легкового автомобиля (навесные детали, бамперы, радиаторы охлаждения, отопители).
В автомобилестроении США широко используются алюминиевые свариваемые сплавы серии Зххх, 5ххх и 6ххх.
Из прессованных полуфабрикатов сплавов 2014 и 6061 изготовляют балки, рамы тяжелых грузовых автомобилей. Панели и отдельные элементы из сплава 5052 поступают на изготовление кабины. В качестве обшивочного материала кузова грузовика используют лист из сплавов 5052, 6061, 2024, 3003 и 5154. Стойки кузова выполняются из прессованных полуфабрикатов сплавов 6061 и 6063. Магналиевые сплавы серии 5ххх (5052, 5086, 5154 и 5454) являются основным материалом при изготовлении автоцистерн.
Строительство
Перспективность применения алюминиевых сплавов в строительных конструкциях подтверждается технико-экономическими расчетами и многолетней мировой практикой в области сооружения различных строительных объектов.
Внедрение алюминиевых сплавов в строительстве уменьшает металлоемкость, повышает долговечность и надежность конструкций при эксплуатации их в экстремальных условиях (низкая температура, землетрясение и т.п.). В зависимости от назначения строительных алюминиевых конструкций рекомендуются различные марки сплавов: АД1, АМц, АМг2, АД31, 1915 и др.
Рисунок 4 – Здание со светопрозрачными конструкциями из алюминия
Опыт, накопленный в США, подтверждает целесообразность использования алюминиевых сплавов в строительных конструкциях. На них расходуется больше алюминия, чем в любой другой отрасли промышленности. При этом предпочтение отдается внедрению свариваемых сплавов серии Зххх, 5ххх и 6ххх.
Нефтяная и химическая промышленность
Освоение новых месторождений, увеличение глубины скважин выдвигают определенные требования к материалам, применяемым для изготовления деталей и узлов нефте- и газопромыслового оборудования и аппаратуры для переработки продуктов нефти.
Рисунок 5 – Нефтяная вышка
Высокая удельная прочность алюминиевых сплавов позволяет уменьшить массу бурильного оборудования, облегчить их транспортабельность и обеспечить прохождение глубоких скважин.
Коррозионностойкие алюминиевые сплавы дают возможность повысить эксплуатационную надежность бурильных, насосно-компрессорных и нефтегазопроводных труб. Повышенная сопротивляемость коррозионному растрескиванию позволяет применить алюминиевые сплавы при изготовлении емкостей для хранения нефти и ее продуктов.
Основным конструкционным материалом при изготовлении бурильных труб из алюминиевых сплавов является сплав марки Д16.
Высокую стойкость к сырой нефти и некоторым бензинам показали алюминиевые сплавы АМг2, AMr3, АМг5 и АМг6. Из перечисленных магналиевых сплавов наиболее технологичным сплавом для изготовления аппаратов является сплав АМг2, особенно при изготовлении конденсаторов и холодильников на нефтеперегонных заводах.
В США оборудование для нефтяной промышленности изготовляется из алюминиевых сплавов серии Зххх, 5ххх и 6ххх. В конструкции бурового оборудования применяют трубы из сплава 6063. Морские платформы собираются из труб 6061, 6063, а также из высокопрочных сплавов марок 2014 и 7075. Из алюминия АДОО, АДО и АД1 изготовляют емкости, колонны, конденсаторы и т.п. для производства уксусной кислоты, сульфирования жирных спиртов, хлората калия, натриевой и аммиачной селитры, синильной кислоты и т.д.
Из алюминия АДОО, АДО и АД1 изготовляют емкости, колонны, конденсаторы и т.п. для производства уксусной кислоты, сульфирования жирных спиртов, хлората калия, натриевой и аммиачной селитры, синильной кислоты и т.д.
В США в зависимости от условий эксплуатации аппаратуры химической промышленности применяют сплавы серий 1ххх, Зххх, 5ххх. В отдельных случаях для обеспечения наибольшей прочности применяют термически упрочняемые сплавы 2ххх и 7ххх с пониженной коррозионной стойкостью.
Емкости для хранения химических продуктов выполняют из сплавов высокой коррозионной стойкости – 1100 или 3003; сосуды высокого давления – из сплавов 5052 или 6063; тара, цистерны и другие виды оборудования для хранения уксусной кислоты, высокомолекулярных жирных кислот, спиртов и других продуктов – из сплавов 3003, 6061, 6063, 5052; емкости для озоносодержащих растворов удобрений из сплавов 3004; 5052 и 5454; емкости для хранения растворов нитрата аммония из сплавов 1100, 3003, 3004, 5050, 5454, 6061 и 6062 .
Электрика
Алюминий и ряд сплавов на его основе находят применение в электротехнике, благодаря хорошей электропроводности, коррозионной стойкости, небольшому удельному весу, и, что немаловажно, меньшей стоимостью, по сравнению с медью и ее проводниковыми сплавами.
В зависимости от величины удельного электросопротивления, алюминиевые сплавы подразделяют на проводниковые и сплавы с повышенным электрическим сопротивлением.
Удельная электрическая проводимость электротехнического алюминия марок А7Е и А5Е составляет порядка 60 % от проводимости отожженной меди по международному стандарту. Технический алюминий АД0 и электротехнический А5Е используют для изготовления проводов, кабелей и шин. Применение в электротехнической промышленности получили низколегированные сплавы алюминия системы Al-Mg-Si АД31, АД31Е.
Сплавы алюминия, повышающие его прочность и улучшающие другие свойства, получают введением в него легирующих добавок, таких, как медь, кремний, магний, цинк, марганец.
Дуралюмин
Дуралюмин (дюраль, дюралюминий, от названия немецкого города, где было начато промышленное производство сплава) – сплав алюминия (основа) с медью (Cu: 2,2 – 5,2%), магнием (Mg: 0,2 – 2,7 %) марганцем(Mn: 0,2 – 1 %). Подвергается закалке и старению, часто плакируется алюминием. Является конструкционным материалом длZ авиационного и транспортного машиностроения.
Рисунок 6 – Дюралюминий листовой
– легкие литейные сплавы алюминия (основа) с кремнием (Si: 4 – 13 %), иногда до 23 % и некоторыми другими элементами: Cu, Mn, Mg, Zn, Ti, Be). Из него изготавливают детали сложной конфигурации, главным образом в авто- и авиастроении.
– сплавы алюминия (основа) с магнием (Mg: 1 – 13 %) и другими элементами, обладающие высокой коррозийной стойкостью, хорошей свариаемостью, высокой пластичностью. Из них изготавливают фасонные отливки (литейные магналии), листы, проволоку, заклепки и т. д. (деформируемые магналии).
По широте применения сплавы алюминия занимают второе место после стали и чугуна .
Применение в быту
Исследуя влияние алюминия на различные пищевые продукты, ученые установили, что при контакте пищи с алюминием не разрушаются витамины. Это открытие послужило причиной широкого применения алюминия в пищевой промышленности, в виде посуды из алюминия, а также в косметике и бытовой химии. Из алюминия изготавливают разнообразную аппаратуру, предназначенную для переработки пищевых продуктов в сахарной, кондитерской, маслобойной и других отраслях промышленности.
Рисунок 9 – Алюминивая посуда
Алюминиевых изделий изобилие, как на кухне крупного предприятия общественного питания, так и на домашней кухне: мясорубки, вилки, ложки, чашки, тазы, посуда из алюминия и т. д. Алюминиевая фольга - прекрасный упаковочный материал, хорошо сохраняющий различные продукты. В обертку из алюминиевой фольги упаковываются кулинарный жир, маргарин, мороженое, конфеты и многое другое, поэтому его еще именуют - пищевой алюминий. В алюминиевые тубы традиционно упаковывается зубная паста. Чтобы было удобно пользоваться, некоторые продукты, такие, например, как плавленый сыр, упаковывают в тубы с отвинчивающейся крышкой. В таких тубах берут с собой в космос продукты питания космонавты. Все чаще тонкий листовой пищевой алюминий применяется вместо жести при производстве консервных банок, а также все больше посуды из алюминия изготавливают производители .
Фармацевтика
Говоря об универсальности алюминия, нельзя обойти вниманием важный факт: металл, из которого делают посуду и самолеты, широко применяется для лечения и предупреждения тяжелых болезней и одобрен для этих целей Всемирной организацией здравоохранения. Конечно, речь идет не об алюминии в чистом виде, а о его соединениях.
В 1926 году было открыто, что осажденный квасцами дифтерийный токсоид (обезвреженный бактериальный токсин) гораздо лучше стимулирует выработку антител, чем он же в чистом виде. С тех пор для усиления действия вакцин чаще всего используют алюминиевые соли, поскольку они считаются безвредными для человека.
Именно на основе алюминия производят наиболее эффективные антациды. Гидроокись алюминия, хорошо нейтрализующая кислоту, нужна для лечения язвенных болезней, диспепсии, раздражения желудка. Для этих же целей подходит фосфат алюминия.
Но даже тем, у кого прекрасное здоровье, пригодится содержащее алюминий средство, которое продается в любое аптеке, да и не только. Речь идет о дезодоранте-антиперспиранте. Еще древние греки и римляне использовали квасцы для подавления секреции. Обычными квасцами пользовались и наши бабушки. В первые фабричные средства от запаха пота добавляли хлорид алюминия, а основным агентом современных средств является хлоргидрат алюминия. Кстати, на чем основан эффект их действия, до сих пор точно не известно .
